Ученые ИРНИТУ разработали способы и ноу-хау для поиска крупных алмазов, основанные на их уникальных свойствах (геометрических, оптических, физических), без использования рентгена. Разработчики намерены найти инвесторов и на базе своих инноваций создать алмазоискатель - мобильное устройство (квадрокоптер), сканирующее поверхность месторождения. Два изобретения ученых в этой области уже одобрены Роспатентом, готовится еще несколько заявок. Руководит проектом ведущий научный сотрудник научно-исследовательской части (НИЧ) ИРНИТУ Александр Немаров.
Рассказывая об актуальности проекта, А. Немаров отметил, что в настоящее время для разделения алмазосодержащей породы с целью получения крупных алмазов используется рентгенолюминесцентная сепарация. При этом часть светящихся алмазов и других минералов отделяются в лоток, затем происходит ручная переборка минералов. Недостатки этого способа заключаются в том, что он экологически не безопасен, так как электромагнитное излучение неблагоприятно действует на организм человека. Применяется сложный обсчёт выявления ценного компонента, также компании несут большие энергозатраты. К тому же, необходимо учитывать, что не все алмазы светятся под рентгеном, так как их свечение обусловлено примесями (азот и др.). Кроме алмазов, под рентгеном светится ещё ряд минералов (цирконы, пиропы, галиты, кальциты), поэтому способы рентгенолюминесцентной сепарации идентифицируют алмазы по затуханию их свечения после облучения рентгеном, что усложняет сам процесс.
«Перед нами стояла задача на ранних стадиях разработки месторождений создать экологически безопасный способ сортировки алмазосодержащей руды и других руд, в которых ценные минералы существенно отличаются от пустой породы физическими свойствами. Мы предлагаем формировать изображения в различных диапазонах электромагнитных волн и отделения ценных минералов от пустой породы. Так, например, по гидрофобности рудного алмаза можно его определить в вскрытом рудном месторождении на расстоянии - бесконтактно! Но это только один признак, по которому можно определять алмаз на расстоянии», - подчеркнул ученый.
В мировой практике большинство крупных алмазов было найдено не на обогатительных фабриках, а в карьере. Например, Куллинан — самый крупный алмаз в мире (3026 карат, размеры 100х65х50 мм) обнаружен случайно в одном из карьеров Южной Африки в 1905 году. Идеальная форма алмаза — правильный октаэдр. Однако Куллинан представлял собой не правильный октаэдр, т.е. по виду его граней можно заключить, что он является обломком более крупного кристалла, который так и не был найден.
Крупные алмазы имеют правильную форму октаэдра. А форма мелких алмазов показывает, что на всех стадиях обогащения (особенно при дроблении и измельчении породы) алмазы разрушаются на мелкие бесформенные осколки. Крупные алмазы дробятся, измельчаются и, следовательно, теряются. Поэтому для получения крупных камней необходимо их находить на ранних стадиях добычи и обогащения.
«Мы разработали способы и ряд ноу-хау, по которым можно найти крупные алмазы при вскрытии месторождения (в карьере, в штреке, на поле россыпного месторождения, на фабрике до дробления и измельчения). Предлагаем вместо рентгенолюминесцентной сепарации использовать разделение без рентгена и без потерь алмазов. При этом распознаваться могут практически все алмазы - даже те, которые могут не светиться под рентгеном и несколько загрязненные (запыленные, присыпанные мелкими минеральными частицами).
Распознавание алмазов производиться с помощью сканирования по всему комплексу их характеристик, т.е. по химическим, физическим, оптическим, геометрическим и другим свойствам. Наши инновационные разработки позволяют четко отделить алмазы (бриллианты) от любых подделок (горный кварц, хрусталь, фианит и др.). Например, если алмаз лежит на большой площадке, покрытой любыми подделками, то по сформированной картинке (видео) мы сможем отделить драгоценный камень», - пояснил А. Немаров.
Преимущество метода, предложенного иркутскими «политеховцами» в том, что робот (квадрокоптер), сканирующий поверхность вскрытого месторождения, может работать значительное время и передвигаться по большому пространству россыпных и коренных месторождений. Это важно, поскольку ряд россыпей распространяются от коренных месторождений на значительные расстояния (тысячи километров), от кимберлитовой трубки до побережья океана.
«Например, на реке Оранжевая в Южной Африке по всей её протяжённости (2200 км) находят наиболее крупные алмазы по сравнению с другими россыпными месторождениями мира. Мы считаем, что с помощью разработанного нами способа можно найти крупные алмазы в бассейне этой реки в самых труднодоступных местах, опасных для человека.
Кроме того, наш метод полностью исключает человеческий фактор. Человека может подвести зрение. Робот (квадрокоптер) способен работать на склонах разрабатываемой кимберлитовой трубки, а человек — нет. Работник алмазодобывающего предприятия может украсть алмаз, а робот — нет.
Найденный крупный алмаз может решить проблемы экономики небольшого государства, а тем более покроет все затраты на поисковые работы с помощью данного сканирования. Себестоимость алмазоискателей при серийном производстве будет на 30-50% меньше, чем у существующих рентгенолюминесцентных сепараторов.
Добыча алмазов нашим способом снизит энергозатраты на дробление, измельчение исходной породы и позволит добывать в основном ювелирные алмазы. Отмечу, что ежегодно на протяжении 50 лет стоимость бриллиантов возрастает 14,5%», - рассказал А. Немаров.
По данным разработчиков, для инвестора, желающего участвовать в создании мобильного устройства на основе смартфона, затраты составят 30 млн рублей. Чтобы оперативно организовать серийное производство устройств для обнаружения алмазов необходимо около $40 млн (создание устройств, приобретение оборудования, разработка программного обеспечения и пр.).
«Все вышеперечисленные затраты легко окупятся при нахождении даже одного крупного алмаза. Для будущего инвестора возможна полная передача интеллектуальной собственности и разработанной технологии. Инвестор может стать монополистом по данной технологии», - подчеркнул руководитель проекта.
Отметим, что А. Немаров имеет большой опыт по флотации различных аллотропных модификаций углерода, на его счету более 10 зарубежных патентов. В команду разработчиков также входят сотрудники ИРНИТУ, являющиеся авторами ряда изобретений по обогащению полезных ископаемых – это директор Физико-технического института, физик-оптик Н. Иванов, физик-технолог, начальник Инновационно-технологического центра В. Кондратьев, математик, специалист по распознаванию образов В. Мартьянов и программист М. Каташевцев.
